美軍專家表示VR可能永遠不會成功，這都怪人類千萬年形成的大腦固有機制

人工智慧學家

作者丨周思沖

「我和我最後的倔強，握住頭像絕對不放」——清水健。

丨介紹

我在軍方的模擬飛行頭盔項目上工作了數十年，可以說是VR方面的專家。

美軍的頭戴模擬飛行顯示器

恕我直言，現有的VR裝備都遠未達到能夠正常使用的等級。它們可能會自然地被淘汰，或者轉向3D顯示器領域。這只是我的一家之言，我來解釋一下為什麼會產生這樣的觀點。

每個人都覺得這些設備是嶄新且具有革命性的，但這不是真相。在這兩年發生的事情，僅僅是這些設備的價格從8萬美元跌到5百美元。我們並沒有做出太多技術上的創新，價格的下降大多是在性能上做出妥協的結果。

許多人聲稱，VR設備容易導致眩暈的問題已經得到解決，或者馬上會被解決。他們認為，能夠通過設備的設計來解決這個問題。

這樣想的人，都認同一種理論。這種理論宣稱眩暈由系統的延遲/卡頓、低解析度的顯示屏或是不準確的頭部定位引起。因此，這些問題都會在VR系統逐步完善的過程中得到解決。遺憾的是，我們為美軍製作的頭盔造價8萬美元，它具有更小的延遲，更高的解析度，和更準確的頭部追蹤——在這些方面我們強於任何市售的VR產品，但這些頭盔依然讓人頭暈。所以這種理論可能是錯的。

問題在於，持這些理論的人忽略（或者幾乎忽略）了20年來用VR設備（我們稱它為「頭戴顯示器」，並將「虛擬現實」稱為「模擬」）進行試驗得出的事實。

更糟的是，有可靠的研究證實，VR設備造成的眩暈感可能在你停止使用設備8小時後依然存在。

丨深度知覺

我相信最大的問題在於深度知覺。

對於距離在幾米內的物體，你需要調整睫狀肌帶動你眼中的透鏡（譯註：晶狀體）來對焦。這些肌肉會對晶狀體進行一定的壓迫，你因此可以對在近距離內的物體進行準確對焦。沒有顯示設備能夠重現來自不同距離的光線——就目前來看不存在這樣的技術。我們沒法愚弄大腦。

眼球的結構丨圖片來自維基百科中文版

高級的VR設備能夠調動用戶的深度知覺，它們通過對圖片的「綜合」來使用戶立體感。具體來說，用戶兩隻眼睛看到的圖片會有些細微的不同。當我們控制雙眼聚焦到一點上，兩張圖片就會「混合」在一起。這是通過對跨眼肌肉群（暫譯，原文為INTER-OCULAR MUSCLE，未找到相關中文文獻）的控制來實現的。

我們始終在使用這兩套肌肉群測量物體的距離，一套用來聚焦，另一套用來綜合。當大腦得到正確的信號時，就說明這兩個功能正在默契地互相配合。

然而，在VR設備之中，我們無法做到這一點。對焦系統認為：「這兩幅圖片在同一個位置」，綜合系統認為「這兩幅圖片的位置不同」。如果目標物體位於幾米外，就不會有大問題，因為對焦系統只有在很近的距離內才能實現精確對焦。但是大腦會感覺到差異。

那麼，假如綜合系統告訴我們「那個東西離我們2米遠」，同時對焦系統告訴我們「那個東西離我們3米遠」，在這種情況下會發生什麼？

在真實世界裡，這根本就不會發生。我們從穴居人開始一路進化下來，但大腦並沒未發生什麼根本的變化——你的大腦可以說就是穴居人的大腦。在這種前所未見的情況下，大腦會有什麼奇怪的反應？有些人可以單純地忽略這些信號，然後把注意力集中到其他的地方上去。而另外一些人的大腦就會說：「糟糕，我肯定是暈了！」你暈了，你的穴居人大腦判斷，你一定吃了有毒的東西……大概是個毒蘑菇？當這種情況發生時，你的大腦會進入恐慌狀態然後嘗試清空你的胃，你會覺得非常，非常噁心。

這個問題不可能被任何已知的技術解決。真要解決的話，我們需要發明這麼一種技術：它能使設備在像素等級上動態調節對焦光源，並且我們還要把這種技術的成本降到40美元。

僅僅因為這一個理由，人類就永遠無法擺脫VR眩暈。除非在VR軟體里，所有的物體都在觀察者3米之外。這個限制完全排除了任何室內題材的VR軟體（室內空間太小，達不到距離大於3米這個條件），或者任何能使用手臂直接進行交互的VR軟體（距離太近）。

但是，在飛行模擬器領域，VR設備就不存在這樣的問題！我們將飛行員放到模擬訓練艙里，使用半透明現實器讓他們看到真實的駕駛艙圖像。他們能夠看到在飛機外的工作人員，但因為他們肯定在很多米以外，所以不會有問題。這樣，整套VR設備就可以在用戶感到舒適的情況下順利地運轉。有一個例外：在訓練空中加油的時候，軟管-浮錨裝置會處於離飛行員頭頂一米左右的位置。因為上面說過的原因，甚至許多飛行員也會感到眩暈。最近，有的飛行員乾脆在訓練艙里關掉圖像，光靠儀錶來練習空中加油。

美軍的模擬訓練艙

丨動量

在真實世界裡活動時，我們的身體會服從動量守恆定理。當你在行走時突然停下，身體的質量會導致你繼續往前移動，你必須要控制肌肉來制止你的手臂或者頭部前伸。在停車和拐彎時，一定要提前考慮好動量。

目前這些細節在VR設備中不存在，而且你的大腦意識到了這一點。

如果你只是在看電視或者電影，這就不是問題。我們似乎能意識到平面屏幕上的圖像不是真實的，因此我們接受了這個設定：看電視時，我們的身體不需要感受到任何動量。但是，在感知一些更真實的內容時，我們就會陷入「恐怖谷」：我們能夠下意識地感覺到，身體沒有承受動量，這會讓我們感到強烈的困擾。

你的穴居人大腦又出場了：「我的眼睛說我在加速，但我的胃和平衡器官告訴我並沒有。我肯定是暈了！必須要吐。」

我們因為正好相反的原因而暈船。船艙內的視角讓我們覺得，我們正身處於一個巨大而穩定的房間；但感覺系統告訴我們「不，我們明顯在搖動，因為動量一直在變化，所以我們肯定暈了！吐吧。」

開發谷歌紙框VR的夥計看上去意識到了這點，並且提出了建議：在使用所有的VR軟體時盡量站著別動，或者僅僅移動頭部（用戶確實這樣做了，因此沒有人感到噁心）。這確實有效，但當你玩一個很真實的FPS或者賽車遊戲時就是另外一回事了。換個說法，在任何一個追求臨場感的VR軟體里你都沒辦法保持不移動，所以無法避免眩暈。這在飛行模擬中也是一個大問題。幸好並不是所有人都容易暈，特別是飛行員。

谷歌的紙框VR

同樣，這個問題沒辦法解決，因為物理法則不允許。

丨實際情況

說到這裡，我們已經總結出了兩種類型的眩暈：對焦導致的眩暈和動量缺失導致的眩暈。

因此，99%的VR軟體都會導致眩暈，即使它們的內容實際上很精彩。在目前的VR遊戲中，主角（或者主角視角）幾乎無法避免有一些加速的動作。當然，有個無趣的解決方法——開發者可以把所有物體放到視距3米外（但因為你肯定不會高於3米，所以低頭看地板的時候還是會暈）。

或者，開發者只做一些炫酷的內容放在遠處，你站著靜靜旁觀就好——但是用戶想要的可不是這樣的VR。

我一直在和VR顯示設備打交道。無論是價值8萬美元的還是價值500美元的，我都已經研究了許多年。每個人都能佩戴VR設備數分鐘並保持不眩暈。但有一半的人會在幾分鐘後感覺難受，在這些人裡面，又有一半人會難受到必須馬上停止使用設備。

目前大多數Demo都是宣傳性質的，在其他的行業展會上通常都是只有幾分鐘長的VR內容。我不知道這些廠商是不是故意這樣做的……這也解釋了為什麼這麼多人認為他們喜歡VR。糟糕的是，直到他們花了500美元後他們才能意識到問題的嚴重性。

當你在這些設備上花的時間超過一個小時，情況可能會更糟。

我曾經在一個為Oculus開發軟體的團隊里工作過。團隊里每人都有一個頭戴設備，大多數時間裡它都在吃灰。我們既寫代碼，也做美術內容。我們都是專家，知道自己在做什麼，但當你站在我們的實驗室里舉目四望，會發現沒有一個人戴著Oculus。僅在很少數的情況下，研究人員會戴上VR，只是為了確認一些內容，然後在30秒內摘下來。大多數時候，我們都是在並排放置的兩個顯示器上觀察視覺效果。當項目最終完成時，因為再也不用帶這些頭盔了，我們所有人都很開心。

Oculus Rift

我們為這個現象取了個名稱：「模擬恐懼症」（Simulator Sickness），簡稱「模懼症」（SimSickness)。

之所以我對VR這麼沒信心，最大的原因是一系列美軍對模擬恐懼症的研究。

他們發現，即使沒有發生眩暈，實驗對象也會出現在一定範圍內出現恍惚，或者失去方向感。

總結在論文的第二頁上：

「有個問題我們始終沒有得到答案：某些實驗對象會在使用VR設備後感覺現實世界變得很遲緩，我們不知道這樣的癥狀具體會持續多久。一些數據暗示，出現這個癥狀的人數可能遠超我們推測的數字。有8%的實驗對象生物鐘加速了6到8小時，更極端的案例，有的實驗對象生物鐘甚至加速了1到2天。通過研究，我們已經能夠推斷出是哪些場景導致這些問題，而已經找到了處理這些問題的方法。我們還需要對照試驗，確定所謂的『模擬恐懼症』是否會真實的飛行中產生。」

「從研究中，我們可以總結出，在使用VR設備後應該休息多長時間，才能進行飛行或駕駛汽車。」

美軍的研究者認為，用戶應該在使用VR設備24小時後，再進行飛行或駕駛汽車。

丨總結

我很傷感（因為作為極客我也很想要到一個「holodeck」）。我不認為製造一個成本在可接受範圍內，同時還具有足夠好體驗的VR設備是可能的。（譯註：holodeck是《星際迷航》的典故。）

對於那些確實能忍受不適感的用戶，我最大的擔心是美軍指出的那些癥狀：在結束VR遊戲之後很長一段時間裡你都會缺失方向感。實際上，「VR後駕車」可能和醉駕一樣危險。這些消費級VR設備應該得到更徹底的研究，假如某一天真的因為VR設備產生交通事故，整個行業可能會跟著遭殃。可以說，這是遲早要發生的事。

抱歉掃大家的興了。

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人工智慧學家是權威的前沿科技媒體和研究機構，2016年2月成立人工智慧與互聯網進化實驗室（AIE Lab)，重點研究互聯網，人工智慧，腦科學，虛擬現實，機器人，移動互聯網等領域的未來發展趨勢和重大科學問題。

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